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1　研究现状与研究内容1

1.1 矿区疏水引起深厚含水松散层变形及井筒破坏的研究现状2

1.1.1 采矿对深厚含水松散层变形的影响2

1.1.2　矿区疏水引起深厚含水松散层变形与井壁破坏的情况3

1.1.3 井壁破坏的治理措施和类型10

1.1.4 国内相关研究现状12

1.1.5　主要观测、试验手段16

1.1.6 国外研究情况17

1.2　城市疏水引起地表沉降的研究现状18

1.2.1　疏水引起城市地表沉降概况18

1.2.2　地层固结和地表沉降计算模型的研究20

1.3　主要研究思路和内容21

1.3.1 问题的提出21

1.3.3　主要研究内容23

1.3.2　研究思路23

2　深部土的工程特性26

2.1　饱和粘土性质的一些基本概念26

2.2　华东矿区典型矿井土的性质27

2.2.1　兴隆庄矿土的性质27

2.2.2　海孜矿土的性质29

2.3　深厚饱和粘土的物理特性35

2.3.1 粘土的物理状态35

2.3.2　粘土的密度42

2.4　深部土层的矿物成分及粒度组成44

2.4.1　粘土的矿物成分特征44

2.4.2　含水层砂土的粒度成分44

2.5　本章小结44

3　深部粘土的力学特性51

3.1　埋深对粘土力学性质的影响51

3.2.2　液性指数对深部粘土力学性质的影响54

3.2　粘土湿度与强度的关系54

3.2.1　液性指数与强度的关系54

3.2.3　粘土固结曲线的变化特征57

3.2.4　深部粘土强度的“上、下限取值法”58

3.3　深部粘土力学特性的专门试验研究59

3.3.1　粘土高压入渗试验59

3.3.2　深部原状粘土高压入渗试验的方法和结果60

3.3.3　试验结果分析64

3.4　深部砂土三轴试验66

3.5　本章小结69

4　黄淮地区深厚松散层水文地质特征及其受采矿的影响71

4.1　黄淮地区深厚松散层结构特征71

4.1.1 岩性的多层复合结构71

4.1.2　岩性的平面分布特征74

4.2.1 水体类型及其水动态75

4.2　采矿对松散含水层地下水动态的影响75

4.2.2 地层的水文地质结构类型分析77

4.3　采矿对松散层水体的波及形式及工程影响79

4.3.1 采矿对松散层水体的波及形式79

4.3.2　对某些工程现象的解释80

4.4　本章小结80

5　松散层竖向变形特征及分析81

5.1　兴隆庄地层压缩变形特征81

5.1.1 累计压缩变形的观测结果及分析81

5.1.2　各层位变形速率84

5.2　地层压缩变形计算模型87

5.2.1 时间因素模型87

5.2.2　水位降因素模型89

5.2.3　地层压缩率计算模型91

5.3.1　地层结构性质与水动态92

5.3　临涣矿区松散层变形特征92

5.3.2　松散层沉降、变形特征95

5.4　关于深部粘土层固结压缩范围的分析101

5.5　本章小结102

6　松散层水平移动观测与分析104

6.1　水平移动观测方法104

6.2　地层水平移动106

6.2.1 深厚松散层水平移动特征106

6.2.2　松散层深部出现集中水平移动108

6.3　松散地层相对水平移动109

6.3.1 主副井地层相对水平移动109

6.3.2 东风井地层相对水平移动110

6.4　松散层水平移动的机理分析112

6.5　本章小结113

7.1 松散层固结对井筒影响数值模拟的背景114

7　松散层变形对井筒影响的数值模拟分析114

7.2　数值模拟理论和模型介绍116

7.2.1 计算选用的本构模型116

7.2.2　数学模型和计算方案121

7.3　周年级计算结果及分析126

7.3.1　周年级计算地层、井壁压缩126

7.3.2 周年级计算地层、井壁应力129

7.4　季度级计算结果及分析133

7.4.1 季度级地层、井壁变形133

7.4.2　季度级井壁的应力变化137

7.5　地层注浆对井壁影响分析138

7.5.1　地层注浆对井壁影响的计算方案138

7.5.2　地层注浆对井壁应力的影响139

7.5.3　地层水平移动145

7.6　地层的弯曲149

7.7.1 套壁治理措施的计算方案152

7.7　套壁治理措施的理论分析152

7.7.2　套壁段高度对治理效果的影响分析153

7.7.3　套壁材料硬度对井壁应力的影响156

7.7.4　原井壁开卸压槽或破坏后套壁157

7.7.5　套壁与壁后注浆联合使用159

7.8　本章小结159

8　地层变形对建筑物的影响162

8.1　井壁卸压槽应力、变形与地层变形的关系162

8.1.1 井壁卸压槽应力、变形观测站162

8.1.2 卸压槽应力、变形与地层变形关系163

8.2　主、副井井塔地基沉降167

8.3　建筑物裂缝观测及分析168

8.3.1 建筑物裂缝观测站布置168

8.3.2 建筑物裂缝观测结果及分析169

8.4 本章小结170

9.1.1 井壁第一次破坏和治理概况172

9　工程应用实例——兴隆庄矿西风井二次治理工程172

9.1　井筒破坏与治理情况172

9.1.2　井壁再次破坏情况174

9.1.3　第一次治理工程的不足之处175

9.2　应用研究成果改进二次治理方案176

9.2.1 确定卸压槽位置176

9.2.2　未在二隔井壁段增设卸压槽176

9.2.3　根据观测成果预计地层变形177

9.2.4　地层注浆设计177

9.3　二次治理工程方案178

9.3.1 工程方案的内容178

9.3.2　经济对比分析180

9.3.3　推荐治理方案180

参考文献183